特開2019-195382(P2019-195382A)IP Force 特許公報掲載プロジェクト 2015.5.11 β版

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特開2019-195382撮像ユニットおよび斜視型または側視型内視鏡
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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】特開2019-195382(P2019-195382A)
(43)【公開日】2019年11月14日
(54)【発明の名称】撮像ユニットおよび斜視型または側視型内視鏡
(51)【国際特許分類】
   A61B 1/04 20060101AFI20191018BHJP
   A61B 1/00 20060101ALI20191018BHJP
   H04N 5/225 20060101ALI20191018BHJP
   G02B 23/24 20060101ALI20191018BHJP
【FI】
   A61B1/04 530
   A61B1/00 715
   A61B1/00 731
   H04N5/225 500
   H04N5/225 100
   G02B23/24 B
【審査請求】未請求
【請求項の数】9
【出願形態】OL
【全頁数】18
(21)【出願番号】特願2018-89440(P2018-89440)
(22)【出願日】2018年5月7日
(71)【出願人】
【識別番号】000000376
【氏名又は名称】オリンパス株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110002147
【氏名又は名称】特許業務法人酒井国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】綿谷 祐一
【テーマコード(参考)】
2H040
4C161
5C122
【Fターム(参考)】
2H040CA22
2H040DA12
2H040GA03
4C161BB03
4C161BB04
4C161CC06
4C161FF35
4C161FF40
4C161JJ06
4C161LL02
4C161NN01
4C161PP08
4C161SS01
5C122DA26
5C122EA57
5C122GE05
5C122GE07
5C122GE11
5C122GE19
(57)【要約】
【課題】画像低下を防止するとともに、組み立て調整が容易、かつ強度の低下を抑制しうる撮像ユニット、および斜視型または側視型内視鏡を提供する。
【解決手段】本発明における撮像ユニット100は、斜視型または側視型内視鏡に用いられる撮像ユニットにおいて、対物レンズ11と、レンズ枠12と、撮像素子20aと、撮像素子20aを保護するカバーガラス21と、、撮像素子20aを実装するFPC基板22と、FPC基板22を保持する保持基板30と、レンズ枠12を嵌合保持する嵌合部41と、撮像素子20a等を収納する収納部42と、を有する保持枠40と、を備え、収納部42は、複数の当接面を有し、保持基板30、およびカバーガラス21を前記当接面に当て付けていることを特徴とする。
【選択図】図2
【特許請求の範囲】
【請求項1】
観察軸が、内視鏡先端部の長手方向である内視鏡軸と交差する斜視型または側視型内視鏡に用いられる撮像ユニットにおいて、
光学系と、
前記光学系を保持するレンズ枠と、
前記光学系が形成する光学像を画像信号に変換する撮像素子と、
前記撮像素子を保護するカバーガラスと、
前記撮像素子を実装するFPC基板と、
前記観察軸と直交する傾斜面を有し、前記FPC基板を保持する保持基板と、
前記レンズ枠を嵌合保持する嵌合部と、前記カバーガラス、前記撮像素子が実装されたFPC基板の一部および前記保持基板を収納する収納部と、を有する保持枠と、
を備え、
前記収納部は、前記観察軸と平行な前端側の第1の当接面と、前記第1の当接面と直交して連接する第2の当接面と、前記第1の当接面および前記第2の当接面と連接し、前記観察軸と直交する第3の当接面と、を有し、
前記保持基板の前記傾斜面と直交する前端部および前記前端部と直交して連接する一方の側面部を前記第1の当接面および第2の当接面にそれぞれ当て付けるとともに、前記カバーガラスを前記第3の当接面に当て付けていることを特徴とする撮像ユニット。
【請求項2】
前記保持基板は、前記傾斜面に前記撮像素子を位置決めする壁部を有することを特徴とする請求項1に記載の撮像ユニット。
【請求項3】
前記FPC基板は、
前記撮像素子を実装する撮像素子実装領域と、電子部品を実装する電子部品実装領域と、ケーブルを実装するケーブル実装領域と、を有し、
前記保持基板は、
前記傾斜面からなり、前記FPC基板の撮像素子実装領域を保持する第1の領域と、前記内視鏡軸と平行な面を有し、前記FPC基板の電子部品実装領域を保持する第2の領域と、を有することを特徴とする請求項1または2に記載の撮像ユニット。
【請求項4】
前記保持基板は、前記第2の領域内に少なくとも1つの屈曲部を有することを特徴とする請求項3に記載の撮像ユニット。
【請求項5】
前記FPC基板は、
前記撮像素子を実装する撮像素子実装領域と、電子部品を実装する電子部品実装領域と、ケーブルを実装するケーブル実装領域と、を有し、
前記保持基板は、
前記傾斜面からなり、前記FPC基板の撮像素子実装領域を保持する第1の領域と、前記内視鏡軸と平行な面を有し、前記FPC基板の電子部品実装領域および前記ケーブル実装領域を保持する第2の領域と、を有することを特徴とする請求項1または2に記載の撮像ユニット。
【請求項6】
前記FPC基板は、
前記撮像素子を実装する撮像素子実装領域と、ケーブルを実装するケーブル実装領域と、を有し、前記撮像素子実装領域と、前記ケーブル実装領域との間に折り曲げ部を有することを特徴とする、請求項1または2に記載の撮像ユニット。
【請求項7】
前記保持基板は回路部を有することを特徴とする請求項1〜6のいずれか一つに記載の撮像ユニット。
【請求項8】
前記第1の当接面、前記第2の当接面および前記第3の当接面は、前記保持基板の前記前端部および前記側面部、ならびに前記カバーガラスと接着されていることを特徴とする請求項1〜7のいずれか一つに記載の撮像ユニット。
【請求項9】
請求項1〜8のいずれか一つに記載の撮像ユニットが先端に配置される挿入部を備えたことを特徴とする斜視型または側視型内視鏡。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、被検体内を斜め方向または側方から観察する斜視型または側視型内視鏡に使用される撮像ユニットおよび斜視型または側視型内視鏡に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、被検体内に挿入されて被検部位の観察や、必要に応じ処置具チャンネル内に挿通した処置具を用いて各種治療処置のできる内視鏡が広く利用されている。この内視鏡は、観察方向に応じて、正面を観察する正視型に加え、レンズユニットの配置方向を変更した側視型、斜視型も使用されている。
【0003】
斜視型の内視鏡として、レンズユニットの光軸が内視鏡軸に対し傾斜するようにレンズユニットを配置するとともに、撮像素子をレンズユニットと平行に配置し(撮像素子の受光面がレンズユニットの光軸と直交するように配置)、電子部品やケーブルが実装され、内視鏡軸と平行に配置されたフレキシブルプリント基板の端部を折り曲げることにより、撮像素子の端子と接続させた内視鏡が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
【0004】
また、光軸が内視鏡軸に対し傾斜するように配置されたレンズユニットからの光を、プリズムを介して内視鏡軸に対して受光面が直交配置された固体撮像素子に入射する斜視型内視鏡が提案されている(例えば、特許文献2参照)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開2009−39434号公報
【特許文献2】特開2001−212074号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
しかしながら、特許文献1の内視鏡では、先端本体部への撮像ユニットの組み付けを、撮像ユニットの後端部を保持して行うが、撮像素子が複数のカバーガラスを介して素子枠に固定して保持されているため、煽り力がカバーガラスの接着面に加わりやすく、接着面の剥離が発生するおそれがある。また、内視鏡使用時に湾曲部を湾曲する際にも、応力がカバーガラスとの接着面に加わり、接着面の剥離が発生する場合がある。また、特許文献2の内視鏡では、近年の撮像素子の高画素化、画素ピッチの縮小化にプリズムの加工精度が伴わず、画質が劣化するという問題を有している。
【0007】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、画質劣化を防止するとともに、組み立て調整が容易、かつ強度の低下を抑制しうる撮像ユニット、および斜視型または側視型内視鏡を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0008】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる撮像ユニットは、観察軸が、内視鏡先端部の長手方向である内視鏡軸と交差する斜視型または側視型内視鏡に用いられる撮像ユニットにおいて、光学系と、前記光学系を保持するレンズ枠と、前記光学系が形成する光学像を画像信号に変換する撮像素子と、前記撮像素子を保護するカバーガラスと、前記撮像素子を実装するFPC基板と、前記観察軸と直交する傾斜面を有し、前記FPC基板を保持する保持基板と、前記レンズ枠を嵌合保持する嵌合部と、前記カバーガラス、前記撮像素子が実装されたFPC基板の一部および前記保持基板を収納する収納部と、を有する保持枠と、を備え、前記収納部は、前記観察軸と平行な前端側の第1の当接面と、前記第1の当接面と直交して連接する第2の当接面と、前記第1の当接面および前記第2の当接面と連接し、前記観察軸と直交する第3の当接面と、を有し、前記保持基板の前記傾斜面と直交する前端部および前記前端部と直交して連接する一方の側面部を前記第1の当接面および第2の当接面にそれぞれ当て付けるとともに、前記カバーガラスを前記第3の当接面に当て付けていることを特徴とする。
【0009】
また、本発明にかかる撮像ユニットは、上記発明において、前記保持基板は、前記傾斜面に前記撮像素子を位置決めする壁部を有することを特徴とする。
【0010】
また、本発明にかかる撮像ユニットは、上記発明において、前記FPC基板は、前記撮像素子を実装する撮像素子実装領域と、電子部品を実装する電子部品実装領域と、ケーブルを実装するケーブル実装領域と、を有し、前記保持基板は、前記傾斜面からなり、前記FPC基板の撮像素子実装領域を保持する第1の領域と、前記内視鏡軸と平行な面を有し、前記FPC基板の電子部品実装領域を保持する第2の領域と、を有することを特徴とする。
【0011】
また、本発明にかかる撮像ユニットは、上記発明において、前記保持基板は、前記第2の領域内に少なくとも1つの屈曲部を有することを特徴とする。
【0012】
また、本発明にかかる撮像ユニットは、上記発明において、前記FPC基板は、前記撮像素子を実装する撮像素子実装領域と、電子部品を実装する電子部品実装領域と、ケーブルを実装するケーブル実装領域と、を有し、前記保持基板は、前記傾斜面からなり、前記FPC基板の撮像素子実装領域を保持する第1の領域と、前記内視鏡軸と平行な面を有し、前記FPC基板の電子部品実装領域および前記ケーブル実装領域を保持する第2の領域と、を有することを特徴とする。
【0013】
また、本発明にかかる撮像ユニットは、上記発明において、前記FPC基板は、前記撮像素子を実装する撮像素子実装領域と、ケーブルを実装するケーブル実装領域と、を有し、前記撮像素子実装領域と、前記ケーブル実装領域との間に折り曲げ部を有することを特徴とする。
【0014】
また、本発明にかかる撮像ユニットは、上記発明において、前記保持基板は回路部を有することを特徴とする。
【0015】
また、本発明にかかる撮像ユニットは、上記発明において、前記第1の当接面、前記第2の当接面および前記第3の当接面は、前記保持基板の前記前端部および前記側面部、ならびに前記カバーガラスと接着されていることを特徴とする。
【0016】
また、本発明にかかる斜視型または側視型内視鏡は、上記のいずれか一つに記載の撮像ユニットが先端に配置される挿入部を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【0017】
本発明は、FPC基板を介して保持基板により半導体パッケージを保持し、保持基板およびカバーガラスを保持枠の収納部内に当接し、接着することにより位置決めするとともに、カバーガラスおよび保持枠の当接部で撮像ユニットが保持・固定されるため、精度よく位置決め可能であるとともに、応力が接着部全体に分散されるため、接着部の剥離を低減しうる撮像ユニット、および斜視型または側視型内視鏡を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【0018】
図1図1は、本発明の実施の形態1にかかる内視鏡システムの全体構成を模式的に示す図である。
図2図2は、本発明の実施の形態1にかかる撮像ユニットの断面図である。
図3図3は、図2に示す撮像ユニットの斜視図である。
図4図4は、図2に示す撮像ユニットの他の方向からの斜視図である。
図5図5は、図3の撮像ユニットの断面図である(内視鏡軸および観察軸を含む面での断面)。
図6図6は、図3の撮像ユニットの断面図である(観察軸を含み、内視鏡軸と直交する面での断面)。
図7図7は、図3の保持基板とFPC基板の接続を説明する図である。
図8図8は、本発明の実施の形態1の変形例1にかかる撮像ユニットの断面図である。
図9図9は、本発明の実施の形態1の変形例2にかかる撮像ユニットの断面図である。
図10図10は、折り曲げ部を有するFPC基板の一例を示す図である。
図11図11は、折り曲げ部を有するFPC基板の一例を示す図である。
図12図12は、本発明の実施の形態2にかかる撮像ユニットの断面図である。
図13図13は、本発明の実施の形態3にかかる撮像ユニットの断面図である。
図14図14は、本発明の実施の形態3の変形例1にかかる撮像ユニットの(a)断面図、(b)底面図である。
図15図15は、本発明の実施の形態3の変形例2にかかる撮像ユニットの断面図である。
図16図16は、本発明の実施の形態4にかかる撮像ユニットの断面図である。
図17図17は、本発明の実施の形態5にかかる撮像ユニットの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0019】
以下の説明では、本発明を実施するための形態(以下、「実施の形態」という)として、撮像ユニットを備えた内視鏡システムについて説明する。また、この実施の形態により、この発明が限定されるものではない。さらに、図面の記載において、同一部分には同一の符号を付している。さらにまた、図面は、模式的なものであり、各部材の厚みと幅との関係、各部材の比率等は、現実と異なることに留意する必要がある。また、図面の相互間においても、互いの寸法や比率が異なる部分が含まれている。
【0020】
(実施の形態1)
図1は、本発明の実施の形態1にかかる内視鏡システム1の全体構成を模式的に示す図である。図1に示すように、本実施の形態1にかかる内視鏡システム1は、被検体内に挿入され、被検体の体内を撮像して被検体内の画像信号を生成する内視鏡2と、内視鏡2が撮像した画像信号に所定の画像処理を施すとともに内視鏡システム1の各部を制御する情報処理装置3と、内視鏡2の照明光を生成する光源装置4と、情報処理装置3による画像処理後の画像信号を画像表示する表示装置5と、を備える。
【0021】
内視鏡2は、被検体内を斜め方向から観察する斜視型の内視鏡であって、被検体内に挿入される挿入部6と、挿入部6の基端部側であって術者が把持する操作部7と、操作部7より延伸する可撓性のユニバーサルコード8と、を備える。
【0022】
挿入部6は、照明ファイバ、電気ケーブルおよび光ファイバ等を用いて実現される。挿入部6は、後述する撮像ユニットを内蔵した先端部6aと、複数の湾曲駒によって構成された湾曲自在な湾曲部6bと、湾曲部6bの基端部側に設けられた可撓性を有する可撓管部6cと、を有する。先端部6aには、照明レンズを介して被検体内を照明するライトガイドケーブル、被検体内を撮像する観察部、処置具用チャンネルを連通する開口部および送気・送水用ノズルが設けられている。
【0023】
操作部7は、湾曲部6bを上下方向および左右方向に湾曲させる湾曲ノブ7aと、被検体の体腔内に生体鉗子、レーザメス等の処置具が挿入される処置具挿入部7bと、情報処理装置3、光源装置4、送気装置、送水装置および送ガス装置等の周辺機器の操作を行う複数のスイッチ部7cと、を有する。処置具挿入部7bから挿入された処置具は、内部に設けられた処置具用チャンネルを経て挿入部6先端の開口部から表出する。
【0024】
ユニバーサルコード8は、照明ファイバ、ケーブル等を用いて構成される。ユニバーサルコード8は、基端で分岐しており、分岐した一方の端部がコネクタ8aであり、他方の基端がコネクタ8bである。コネクタ8aは、情報処理装置3のコネクタに対して着脱自在である。コネクタ8bは、光源装置4に対して着脱自在である。ユニバーサルコード8は、光源装置4から出射された照明光を、コネクタ8b、および照明ファイバを介して先端部6aに伝播する。また、ユニバーサルコード8は、後述する撮像ユニットが撮像した画像信号を、ケーブルおよびコネクタ8aを介して情報処理装置3に伝送する。
【0025】
情報処理装置3は、コネクタ8aから出力される画像信号に所定の画像処理を施すとともに、内視鏡システム1全体を制御する。
【0026】
光源装置4は、光を発する光源や、集光レンズ等を用いて構成される。光源装置4は、情報処理装置3の制御のもと、光源から光を発し、コネクタ8bおよびユニバーサルコード8の照明ファイバを介して接続された内視鏡2へ、被写体である被検体内に対する照明光として供給する。
【0027】
表示装置5は、液晶または有機EL(Electro Luminescence)を用いた表示ディスプレイ等を用いて構成される。表示装置5は、映像ケーブル5aを介して情報処理装置3によって所定の画像処理が施された画像を含む各種情報を表示する。これにより、術者は、表示装置5が表示する画像(体内画像)を見ながら内視鏡2を操作することにより、被検体内の所望の位置の観察および性状を判定することができる。
【0028】
次に、内視鏡2の先端部6aの構成について詳細に説明する。図2は、本発明の実施の形態1にかかる撮像ユニット100の断面図である。図3は、図2に示す撮像ユニットの斜視図である。図4は、図2に示す撮像ユニットの他の方向からの斜視図である。図5は、図3の撮像ユニットの断面図である(内視鏡軸Oおよび観察軸Oを含む面での断面)。図6は、図3の撮像ユニットの断面図である(観察軸Oを含み、内視鏡軸Oと直交する面での断面)。図7は、図3の保持基板とFPC基板の接続を説明する図である。なお、図3図5では、レンズユニット10および集合ケーブル50等の図示を省略している。
【0029】
撮像ユニット100は複数の対物レンズ11a、11b、および11cと、対物レンズ11a〜11cを保持するレンズ枠12a、および12bと、対物レンズ11a〜11cが形成する光学像を画像信号に変換する撮像素子20aを有し、裏面に格子状に配列する端子が形成されている矩形状の半導体パッケージ20と、撮像素子20aを保護するカバーガラス21と、半導体パッケージ20を実装するFPC基板22と、観察軸Oと直交する傾斜面を有し、FPC基板22を保持する保持基板30と、レンズ枠12bを嵌合保持する嵌合部41と、カバーガラス21、半導体パッケージ20が実装されたFPC基板22の一部および保持基板30の一部を収納する収納部45と、を有する保持枠40と、を備える。
【0030】
レンズユニット10は、複数の対物レンズ11a、11bおよび11cと、対物レンズ11a〜11cを保持するレンズ枠12a、および12bとを有し、レンズホルダ12aが、先端部本体内部に挿嵌固定されることによって、先端部本体に固定されている。レンズユニット10は、光軸Oが内視鏡軸Oと交差するように配置される。図2は、後方斜視型の内視鏡であり、レンズユニット10の光軸Oと内視鏡軸Oとの交差する角度θは90°より大きく、180°未満であるが、内視鏡軸Oと交差する角度θが0°以上90未満の前方斜視、90°の側視型の内視鏡であってもよい。内視鏡2は、被検体内を斜め方向または側方から観察する。光軸Oは、観察軸である。
【0031】
本実施の形態1では、対物レンズ11a、11bをレンズ枠12aで保持するとともに、対物レンズ11cをレンズ枠12bで保持している。レンズ枠12aおよび12bを相互に偏心調整、または回転調整することで、偏心ズレを効果的に補正することができる。対物レンズ11a〜11cを2つのレンズ枠12a、12bで分散して保持する場合、負のパワーを持つ対物レンズ11a、11bと、正のパワーを持つ対物レンズ11cと、に分けてレンズ枠12a、12bで保持することが好ましい。これにより、偏心ズレ、片ボケ等の調整代を小さくでき、撮像ユニット100の外径サイズの大型化を防止することができる。偏心ズレ等の調整は、レンズ枠12bに嵌合したレンズ枠12aを回転及び/又は偏心することにより行えばよい。なお、調整代が大きくなるが、1つのレンズ枠で対物レンズ11a〜11cを保持してもよい。
【0032】
半導体パッケージ20は、受光面がレンズユニット10の光軸Oと直交するように配置される。半導体パッケージ20の裏面には、図示しないセンサ電極が形成されている。半導体パッケージ20は、ウエハ状態の撮像素子チップに、配線、電極形成、樹脂封止、およびダイシングをして、最終的に撮像素子チップの大きさがそのまま半導体パッケージ20の大きさとなるCSP(Chip Size Package)であることが好ましい。
【0033】
半導体パッケージ20の表面側には、撮像素子20aを保護するカバーガラス21が光学接着剤により接着されている。カバーガラス21は、光軸Oと直交する方向の投影面積が半導体パッケージ20より大きいものが好ましい。カバーガラス21を半導体パッケージ20より大きくすることにより、後述する保持枠43に当て付けて位置合わせする際の半導体パッケージ20への影響を小さくすることができる。
【0034】
FPC基板22は、半導体パッケージ20を実装する半導体パッケージ実装領域23と、電子部品60を実装する接続電極26を有する電子部品実装領域24と、ケーブル51を実装するケーブル接続電極27を有するケーブル実装領域25と、を備える。ケーブル接続電極27には、集合ケーブル50から引き回されたケーブル51の芯線52が接続されている。FPC基板22は、半導体パッケージ実装領域23と電子部品実装領域24との間で、折り曲げられている。FPC基板22は、半導体パッケージ実装領域23が光軸Oと直交し、電子部品実装領域24およびケーブル実装領域25が内視鏡軸Oと平行であるように折り曲げられている。半導体パッケージ20のセンサ電極は、はんだボール、金属コアはんだボール、樹脂コアはんだボール、Auバンプ等の接合部材28でFPC基板22の図示しない電極に実装されている。
【0035】
保持基板30は、硬質な材料からなり、FPC基板22を保持している。保持基板30は、傾斜面からなり、FPC基板22の半導体パッケージ実装領域23を保持する第1の領域31と、内視鏡軸Oと平行な面からなり、FPC基板22の電子部品実装領域24を保持する第2の領域32と、を有する。
【0036】
保持基板30は、図7に示すように、傾斜面である第1の領域31に、側方壁部33と前端壁部34を有している。側方壁部33間の長さr1は、カバーガラス21の幅方向の長さr2と略同一であり(図6参照)、第1の領域31の長さr3は、カバーガラスの長さr4と略同一または僅かに長い(図5参照)。また、側方壁部33および前端壁部34の高さh1は、カバーガラス21、半導体パッケージ20、接合部材28およびFPC基板22の高さの合計h2よりも小さい。カバーガラス21を側方壁部33および前端壁部2434で囲まれる第1の領域31に嵌合することにより、半導体パッケージ20を精度よく位置合わせすることができる。なお、本明細書では、内視鏡2の先端部側を前端側、操作部側を基端側として説明する。
【0037】
半導体パッケージ20の位置合わせを向上する観点からは、側方壁部33および前端壁部34を設けることが好ましいが、位置合わせの精度を向上できれば、アライメントマーク等により位置合わせを行ってもよく、必ずしも壁部を設ける必要はない。また、側方壁部33のみ形成、または前端壁部34のみ形成してもよい。
【0038】
保持枠40は、レンズ枠12bを嵌合保持する嵌合部41と、カバーガラス21、半導体パッケージ20が実装されたFPC基板22の半導体パッケージ実装領域23および保持基板30の第1の領域31を収納する収納部42と、を有する。収納部42は、光軸Oと平行な前端側の第1の当接面43と、第1の当接面43と直交して連接する第2の当接面44と、嵌合部41が形成されている面であって、光軸Oと直交する第3の当接面45と、を有する。本実施の形態1に係る撮像ユニット100では、保持基板30の傾斜面と直交する前端壁部34の外周面および前端壁部34と直交して連接する一方の側面壁部33の外周面を第1の当接面43および第2の当接面44にそれぞれ当て付けるとともに、第1の領域31に配置されるカバーガラス21の上面21aを第3の当接面45に当て付けることにより、半導体パッケージ20とレンズユニット10とを位置合わせする。第1の当接面43、第2の当接面44および第3の当接面45は、前端壁部34および側面壁部33の外周部、ならびにカバーガラス21の表面と接着、固定されている。
【0039】
保持基板30および保持枠40の基端側は、熱収縮チューブ71に被覆され、熱収縮チューブ71および収納部42の内部には封止樹脂70が充填されている。
【0040】
実施の形態1では、前端壁部34の外周面、一方の側面壁部33の外周面およびカバーガラス21の上面21aを、収納部42の内壁部である第1の当接面43、第2の当接面44および第3の当接面45にそれぞれ当接することにより、簡易に半導体パッケージ20とレンズユニットとを位置合わせすることができる。また、撮像ユニット100は特許文献1の様にカバーガラスを嵌合しておらず、当接するのみで、保持基板30と保持枠40を嵌合し、接着固定している。これにより、撮像ユニット100後端側に加わる煽り力がカバーガラスの接着面に伝わりにくく、接着面の剥離を防止出来る。さらに、撮像ユニット100を、カバーガラス21、および保持基板30を介して保持枠40に接着固定するため、撮像ユニット100に応力が加わった際にも、応力が加わる領域を分散でき、接着部の剥離の発生を防止することができる。
【0041】
なお、上記の実施の形態1では、保持基板30の第2の領域は、FPC基板22の電子部品実装領域24を保持しているが、電子部品実装領域24およびケーブル実装領域25を保持するものであってもよい。図8は、本発明の実施の形態1の変形例1にかかる撮像ユニット100Aの断面図である。図8では、レンズユニット10、収納部40等の図示を省略している。
【0042】
保持基板30Aは、傾斜面からなり、FPC基板22の半導体パッケージ実装領域23を保持する第1の領域31と、内視鏡軸Oと平行な面からなり、FPC基板22の電子部品実装領域24およびケーブル実装領域25を保持する第2の領域32Aと、を有する。
【0043】
撮像ユニット100Aは、実施の形態1の撮像ユニット100が奏する効果に加え、第2の領域32Aが電子部品実装領域24およびケーブル実装領域25を保持するため剛性に優れ、撮像ユニット100Aの後端部を保持して先端部の本体に組み付ける際の、接着部の剥離の発生をより低減できる。
【0044】
また、FPC基板に電子部品60を実装しない場合、保持基板は、傾斜面からなる第1の領域のみから形成してもよい。図9は、本発明の実施の形態1の変形例2にかかる撮像ユニット100Bの断面図である。図9では、レンズユニット10、収納部40等の図示を省略している。
【0045】
FPC基板22Bは、半導体パッケージ20を実装する半導体パッケージ実装領域23と、ケーブル51を実装するケーブル実装領域25と、を有する。また、保持基板30Bは、観察軸Oと直交する傾斜面を有し、FPC基板22Bの半導体パッケージ実装領域23を保持する第1の領域31からなる。
【0046】
撮像ユニット100Bは、実施の形態1の撮像ユニット100が奏する効果に加え、FPC基板22Bのケーブル実装領域24の延出角度を調整することができるので、ケーブル出し位置を最適化し、先端部内の内蔵物の収容効率を高めることができる。
【0047】
なお、撮像ユニット100Bにおいて、FPC基板22Bのケーブル実装領域25の延出角度を所定の角度にするために、FPC基板に折り曲げ部を設けることが好ましい。図10は、折り曲げ部29を有するFPC基板22Bの一例を示す図である。
【0048】
FPC基板22Bは、絶縁性の基材22aと、金属または合金からなり、基材22aの両面に形成された第1配線層22b、第2配線層22cと、第1配線層22b、第2配線層22cをそれぞれ被覆する第1レジスト層22d、第2レジスト層22eと、を有している。
【0049】
FPC基板22Bは、半導体パッケージ実装領域23と、ケーブル実装領域25との間に折り曲げ部29を有している。折り曲げ部29では、第1レジスト層22d、および第2レジスト層22eを除去して、FPC基板22Bを折り曲げ易くし、ケーブル実装領域25の延出角度を所定の角度に調整しやすくしている。
【0050】
また、折り曲げ部は、FPC基板22Bのように厚さを薄くするほか、幅を短くしたものであってもよい。図11は、折り曲げ部29Dを有するFPC基板22Dの一例を示す図である。
【0051】
FPC基板22Dは、半導体パッケージ実装領域23と、ケーブル実装領域25との間に折り曲げ部29Dを有している。折り曲げ部29Dでは、ケーブル接続電極27への配線がFPC基板22Dの内視鏡軸Oに平行な中心軸方向に寄せて配設されて、基材の両側が刳り取られている。折り曲げ部29Dの幅方向の長さr6は、FPC基板22Dの半導体パッケージ実装領域23、およびケーブル実装領域25での幅方向の長さr5より短い。折り曲げ部29Dでは、基材を刳り取ることにより、FPC基板22Dを折り曲げ易くし、ケーブル実装領域25の延出角度を所定の角度に調整しやすくしている。
【0052】
(実施の形態2)
実施の形態2に係る撮像ユニットは、FPC基板の両面にケーブル実装領域が設けられている。図12は、本発明の実施の形態2にかかる撮像ユニット100Eの断面図である。図12では、レンズユニット10、収納部40等の図示を省略している。
【0053】
FPC基板22Eは、ケーブル実装領域25が両面に設けられ、ケーブル51がFPC基板22Eの両面に実装されている。撮像ユニット100Eでは、電子部品実装領域24を有しておらず、保持基板30の第2の領域32が折り曲げ部29近傍のみを保持し、ケーブル実装領域25を保持しない。ケーブル実装領域25の剛性は、保持基板30に保持された場合より小さくなるため、撮像ユニットをスコープ先端本体部に組み付けるときや修理時、内視鏡の実際の使用時に撮像ユニット後端側に加わる負荷をいなして、カバーガラス接合部に応力を軽減する事ができる。結果として、カバーガラス接合部の破壊を防止出来る。
【0054】
(実施の形態3)
実施の形態3に係る撮像ユニットは、第2の領域32内に少なくとも1つの屈曲部を有する。図13は、本発明の実施の形態3にかかる撮像ユニット100Fの断面図である。図13では、レンズユニット10、収納部40等の図示を省略している。
【0055】
保持基板30Fは、傾斜面からなり、FPC基板22Fの半導体パッケージ実装領域23を保持する第1の領域31と、FPC基板22Fの電子部品実装領域24、およびケーブル実装領域の一部を保持する第2の領域32Fと、を有し、第2の領域32F内に、第1の屈曲部36aと、第2の屈曲部36bが形成されている。また、保持基板30Fは、回路部を有し、電子部品60の実装を可能とする。
【0056】
保持基板30Fの第2の領域32Fは、第1の領域31から内視鏡軸Oと平行に延出し、第1の屈曲部36aで撮像ユニット100Fの中心軸方向に屈曲し、第2の屈曲部36bで内視鏡軸Oと平行に屈曲する。FPC基板22Fも保持基板30Fの第1の屈曲部36aおよび第2の屈曲部36bに沿うように屈曲する。FPC基板22Fの表面側であって、第1の屈曲部36aと第2の屈曲部36bとの間、および保持基板30Fの第2の領域32Fの第2の屈曲部36bより基端側であって、FPC基板22Fと接する面の反対側面に電子部品60が実装されている。
【0057】
また、ケーブル51は、FPC基板22Fの両面に設けられたケーブル実装領域25に実装されている。FPC基板22Fの表面側のケーブル実装領域25は、保持基板30Fの第2の領域32Fに保持されているが、FPC基板22Fの表面側のケーブル実装領域25は、保持基板30Fの第2の領域32Fに保持されていない部分に設けてもよい。
【0058】
実施の形態3の撮像ユニット100Fは、保持基板30Fの第2の領域32Fに第1の屈曲部36aおよび第2の屈曲部36bを設けることにより、集合ケーブル50の中心軸を撮像ユニット100Fの中心軸に近づけている。これにより、実施の形態1の撮像ユニット100が奏する効果に加え、内視鏡を細径化できるとともに、電子部品60およびケーブル51の実装密度を向上することができる。
【0059】
上記の実施の形態3では、保持基板30Fに回路部を形成し、保持基板30Fに電子部品60を実装しているが、保持基板に凹部を形成し、FPC基板に実装された電子部品を収容してもよい。図14(a)は、本発明の実施の形態3の変形例1にかかる撮像ユニット100Jの断面図であり、図14(b)は、撮像ユニット100Jの底面図である。図14では、レンズユニット10、収納部40等の図示を省略している。
【0060】
保持基板30Jには、第2の屈曲部36bより基端側に、厚さ方向に貫通する凹部35Jが形成されている。FPC基板22Jの裏面側の第2の屈曲部36bより基端側に実装された電子部品60は、凹部35J内に収容されている。撮像ユニット100Jにおいても、実施の形態1の撮像ユニット100が奏する効果に加え、内視鏡を細径化できるとともに、電子部品60およびケーブル51の実装密度を向上することができる。
【0061】
なお、保持基板の第2の領域に設けられる屈曲部は、集合ケーブル50の中心軸を撮像ユニット100Fの中心軸に近づけることができればよく、屈曲部は1つでもよい。図15は、本発明の実施の形態3の変形例2にかかる撮像ユニット100Gの断面図である。図15では、レンズユニット10、収納部40等の図示を省略している。
【0062】
保持基板30Gの第2の領域25Gは、第1の領域31から内視鏡軸Oと平行に延出し、第1の屈曲部26aで撮像ユニット100Gの中心軸方向に屈曲する。FPC基板22Gも保持基板30Gの第1の屈曲部26aに沿うように屈曲する。FPC基板22Gの第1の屈曲部26aを挟んだ表面側に電子部品60が実装されている。
【0063】
また、ケーブル51は、FPC基板22Gの裏面側に設けられたケーブル実装領域25Gに実装されている。
【0064】
撮像ユニット100Gにおいても、保持基板30Gの第2の領域25Gに第1の屈曲部26aを設けることにより、集合ケーブル50の中心軸を撮像ユニット100Gの中心軸に近づけられるため、内視鏡を細径化できるとともに、電子部品60およびケーブル51の実装密度を向上することができる。
【0065】
実施の形態3および変形例では、細径化の観点から保持基板を撮像ユニットの中心軸方向に屈曲させているが、先端部の内蔵物によっては、必ずしも中心軸方向へ屈曲させる必要はなく、上下、または左右方向に屈曲させて先端部の内蔵物の収容効率を最適化することもできる。
【0066】
(実施の形態4)
実施の形態4に係る撮像ユニットは、FPC基板の電子部品実装領域が半導体パッケージ実装領域の裏面に設けられている。図16は、本発明の実施の形態4にかかる撮像ユニット100Hの断面図である。図16では、レンズユニット10、収納部40等の図示を省略している。
【0067】
FPC基板22Hは、半導体パッケージ実装領域23と、電子部品実装領域24と、ケーブル実装領域25と、を有し、電子部品実装領域24は半導体パッケージ実装領域の裏面側に配置されている。FPC基板22は、半導体パッケージ実装領域23とケーブル実装領域25との間で、折り曲げられている。FPC基板22は、半導体パッケージ実装領域23および電子部品実装領域24が光軸Oと直交し、ケーブル実装領域25が内視鏡軸Oと平行であるように折り曲げられている。
【0068】
保持基板30Hは、斜面からなり、FPC基板22Hの半導体パッケージ実装領域23および電子部品実装領域24を保持する第1の領域31Hと、内視鏡軸Oと平行な面からなる第2の領域32と、を有する。第1の領域には、電子部品実装領域24に実装された電子部品60を収容する凹部35が形成されている。
【0069】
バイパスコンデンサ等の電子部品は、半導体パッケージ20の近傍に搭載することがノイズ低減の観点から好ましい。撮像ユニット100Hでは、実施の形態1の撮像ユニット100が奏する効果に加え、半導体パッケージ実装領域23の裏面に電子部品実装領域24を設けているので、ノイズの少ない画像を得ることが可能となる。
【0070】
(実施の形態5)
実施の形態5に係る撮像ユニット100Kは、電子部品60がFPC基板とは異なる基板ユニットに実装されている。図17は、本発明の実施の形態5にかかる撮像ユニット100Kの断面図である。図17では、レンズユニット10、収納部40等の図示を省略している。
【0071】
電子部品60は、凹部62を有する基板61の凹部62内に実装され、基板ユニット63を構成する。基板61は、図示しない回路部および接続端子を有し、この接続端子を介してFPC基板22Kと接続される。
【0072】
基板ユニット63は、電子部品を効率よく実装できるので、電子部品の実装効率を向上することができる。
【符号の説明】
【0073】
1 内視鏡システム
2 内視鏡
3 情報処理装置
4 光源装置
5 表示装置
6 挿入部
6a 先端部
6b 湾曲部
6c 可撓管部
7 操作部
7a 湾曲ノブ
7b 処置具挿入部
7c スイッチ部
8 ユニバーサルコード
8a、8b コネクタ
10 レンズユニット
11a、11b、11c 対物レンズ
12a、12b レンズホルダ
20 半導体パッケージ
21 カバーガラス
22 FPC基板
23 半導体パッケージ実装領域
24 電子部品実装領域
25 ケーブル実装領域
26 接続電極
27 ケーブル接続電極
28 接合部材
29 折り曲げ部
30 保持基板
31 第1の領域
32 第2の領域
33 側方壁部
34 前端壁部
40 保持枠
41 嵌合部
42 収納部
43 第1の当接面
44 第2の当接面
45 第3の当接面
50 集合ケーブル
51 ケーブル
52 芯線
60 電子部品
70 封止樹脂
71 熱収縮チューブ
図1
図2
図3
図4
図5
図6
図7
図8
図9
図10
図11
図12
図13
図14
図15
図16
図17